Vliv způsobu a intenzity pěstování na produkční a jakostní parametry a obsah volného asparaginu v zrnu žita setého

Bc. Anna Bečková

Master's thesis

The influence of the cropping system and intensity of cultivation on production and quality parameters and the content of free asparagine in rye grain

Anotácia:

V posledních letech je v oblasti zemědělského a potravinářského výzkumu věnována zvýšená pozornost problematice volného asparaginu (Asn) v obilninách, neboť tato neesenciální aminokyselina je klíčovým prekurzorem při tvorbě akrylamidu během tepelného zpracování potravin; žito seté přitom patří k nejrizikovějším obilninám. Obsah volného asparaginu v zrnu obilnin je ovlivněn řadou faktorů, včetně způsobu a intenzity pěstování, agroekologických podmínek stanoviště, ale i genetickou predispozicí odrůd. Cílem této diplomové práce bylo zhodnotit vliv způsobu a intenzity pěstování (včetně různých variant hnojení dusíkem a sírou) na obsah volného asparaginu v zrnu a vybrané produkční a jakostní parametry dvou odrůd žita setého (hybridní odrůda SU Performer a populační odrůda Inspector). Výzkum byl realizován v rámci přesného polního maloparcelkového pokusu vedeného v konvenčním a pro srovnání i ekologickém způsobu pěstování na Výzkumné stanici v Praze-Uhříněvsi v roce 2023/2024 a následných posklizňových analýz. Výsledky ukázaly, že u variant s nejvyšší celkovou dávkou dusíku (120 kg N/ha) se obsah volného Asn v zrnu žita pohyboval v rozmezí 991 – 1029 mg/kg, u variant s celkovou dávkou dusíku 60 kg N/ha mezi 838 – 935 mg/kg; obě skupiny variant se od sebe statisticky průkazně lišily. Nejnižší obsah volného Asn (808 mg/kg) byl zjištěn u nehnojené kontroly. V případě aplikace dusíku formou produkční dávky byl obsah volného Asn v zrnu vyšší, než pokud byl dusík aplikován formou regenerační dávky. U variant, kde byla vedle dusíku aplikována i síra (v dávce 40 kg N/ha), bylo zaznamenáno mírné snížení obsahu volného Asn v zrnu žita. Průměrný obsah volného Asn v zrnu žita u varianty, kde bylo žito pěstováno v ekologickém systému, činil 895 mg/kg. Průměrný obsah volného Asn v zrnu hybridní odrůdy SU Performer činil 874 mg/kg, u populační odrůdy Inspector to bylo v průměru 967 mg/kg; populační odrůda tedy převýšila v obsahu volného Asn hybridní odrůdu o cca 11 %. Z výsledků dále vyplynulo, že varianty s nejvyšší úrovní hnojení dusíkem (celková dávka 120 kg N/ha) dosáhly kromě nejvyššího obsahu volného Asn v zrnu také nejvyššího počtu klasů na m2, nejvyššího výnosu zrna, HTS, objemové hmotnosti a obsahu N-látek v sušině zrna žita. Získané poznatky mohou přispět k lepšímu porozumění faktorům a postupům ovlivňujícím obsah volného asparaginu v zrnu žita setého a mohou být využity i v rámci potravinářského průmyslu k optimalizaci technologických procesů s cílem snížit riziko tvorby akrylamidu v žitných výrobcích.

Abstract:

In recent years, increasing attention has been devoted to the content of free asparagine in cereals, particularly due to its role in the formation of acrylamide during thermal food processing. Rye, which is widely used in the baking industry, represents a significant source of this amino acid, with its concentration influenced by various factors, including genetic predisposition, cultivation conditions, and processing methods. The aim of this thesis was to evaluate the impact of different cultivation intensities on production and quality parameters, as well as the free asparagine content in the grain of two rye (Secale cereale L.) cultivars: the hybrid cultivar SU Performer and the population cultivar Inspector. Field trials were conducted at the Research Station in Prague-Uhříněves during the 2023/2024 growing season. Various nitrogen and sulfur fertilization treatments were tested in conventional cropping system. Moreover, rye grown organically was evaluated, too. The results demonstrated that higher nitrogen application rates led to increased free asparagine content in the grain. The highest levels of free asparagine (991 – 1029 mg/kg) were determined in treatments with a total nitrogen dose of 120 kg N/ha, while the lowest levels were found in the unfertilized control (808 mg/kg). In treatments with a total nitrogen dose of 60 kg N/ha the free asparagine content varied between 838 – 935 mg/kg. Sulfur application had positive, but only a minor effect on reducing free asparagine levels. Organically grown rye exhibited higher free asparagine content than the conventional control, likely due to differences in preceding crops. The hybrid cultivar SU Performer showed, on average, lower free asparagine levels (on average of 874 mg/kg) than the population cultivar Inspector (967 mg/kg). Furthermore, treatments with higher nitrogen fertilization levels achieved a greater number of spikes per m², higher grain yield, thousand kernel weight (TKW), test weight, and crude protein content in grain dry matter. The findings of this study contribute to a deeper understanding of free asparagine accumulation in rye grain. Additionally, these results can be utilized in the food industry to optimize processing techniques, aiming to reduce the risk of acrylamide formation in rye-based products.

Kľúčové slová

žito seté, odrůdy, obsah volného asparaginu v zrnu, hnojení dusíkem, hnojení sírou

Keywords

rye, varieties, free asparagine content in grain, nitrogen fertilization, sulphur fertilization

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 4. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 19. 5. 2025
• Vedúci: prof. Ing. Ivana Capouchová, CSc.
• Oponent: Radek Vavera, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / specializace:
Plant Production / Crop Production